第十四章  歐姆定律

一、電阻

高郵市贊化學(xué)校  沈  進(jìn)

教學(xué)目標(biāo)：

1、經(jīng)歷改變電路中電流大小的各種嘗試，初步體會(huì)改變電流大小的兩類途徑。

2、初步形成電阻的概念，知道電阻是表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量。會(huì)讀寫電阻的單位。

3、知道影響金屬電阻大小的因素，了解長(zhǎng)度、橫截面積與電阻大小的定性關(guān)系，4、體會(huì)到電阻的大小由導(dǎo)體自身決定，知道電阻是導(dǎo)體的一種屬性。

4、初步了解半導(dǎo)體的一些特點(diǎn)，了解半導(dǎo)體材料的發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。

教學(xué)重點(diǎn)：電阻概念的建立

教學(xué)難點(diǎn)：決定電阻大小的因素的探究

教學(xué)用具：演示用電流表、干電池組、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、電阻定律實(shí)驗(yàn)器、各種導(dǎo)線、相同長(zhǎng)短、粗細(xì)的銅絲和鐵絲、投影儀等

教學(xué)過程：

一、引入新課：

師：生活中你們看見過哪些類型的導(dǎo)線？

生：電線、導(dǎo)線、電纜線、電話線、有線電視線…

師：大家知道各種導(dǎo)線都有什么共同點(diǎn)嗎？它們都是由什么材料做成的？

生：出示各種類型的導(dǎo)線，請(qǐng)大家從導(dǎo)線的截面觀察。

引導(dǎo)學(xué)生歸納：電線芯是用容易導(dǎo)電的金屬來做的，是導(dǎo)體；電線芯的外面包了一層橡膠或塑料，是不容易導(dǎo)電的物體，叫絕緣體。

[板書]導(dǎo)體:容易導(dǎo)電的物體；絕緣體：不容易導(dǎo)電的物體。

師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)看看剝開的導(dǎo)線的絕緣外皮，導(dǎo)線的芯到底是用什么材料做成的？

生：有的是用銅做的，有的是用鋁做的。

師：常用的導(dǎo)線通常是用銅來做的，也有用鋁做的，特別重要的用電設(shè)備的導(dǎo)線還要用昂貴的銀來做。我們知道鐵也是導(dǎo)體，又多又便宜，想想看，為什么不用鐵來做導(dǎo)線呢？請(qǐng)大家大膽猜想。

生：……。

師：大家想不想用實(shí)驗(yàn)找找原因呢？

二、進(jìn)行新課：

（一）電阻

1、活動(dòng)14.1 嘗試改變電路中電流的大小

實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)同學(xué)按教材圖14-1連接電路，器材：兩節(jié)干電池、小燈泡、不同材料的金屬絲、電流表。（板畫電路圖，介紹A、B是用來接導(dǎo)體的導(dǎo)線夾）

師：將元件連接成如圖所示的電路，可用哪些方法來改變電路中電流的大小呢？同時(shí)介紹演示電表的讀數(shù)方法（量程為0～0.5A）。

點(diǎn)撥：我們可以通過動(dòng)手嘗試的方法來解決問題，不過，如果動(dòng)手前能猜想一下，電流的大小可以怎么改變？說不定可以減小嘗試的盲目性，從而可以更準(zhǔn)確快捷地找到解決問題的方法。類似的方法：改變水流大小的方法。――“類比法”

生：改變電池的節(jié)數(shù)、改變電路中的導(dǎo)線材料、導(dǎo)線長(zhǎng)短、導(dǎo)線粗細(xì)、……。

師：跟你的同學(xué)進(jìn)行交流，看還有什么獨(dú)特的方法？用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的方法，看看是否可行。

學(xué)生互相討論交流實(shí)驗(yàn)方法，教師及時(shí)歸納總結(jié)。

教師：試一試：記錄你的方法和看到的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)記錄表格。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)

改變電流大小的方法

燈泡亮度

電流表示數(shù)

1

2

3

…

學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。（投影實(shí)驗(yàn)方法和記錄表格）

1）增加或減少一節(jié)電池，合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度和電流表的示數(shù)。

2）先將鐵絲接入電路，合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度和電流表的示數(shù)。

3）再將鐵絲換成長(zhǎng)短、粗細(xì)相同的銅絲，合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度和電流表的示數(shù)。

……

觀察結(jié)果1： 增加串連的電池節(jié)數(shù)時(shí)電流更大、燈泡更亮。

觀察結(jié)果2：接入銅絲比接入鐵絲時(shí)電流更大、燈泡更亮。

師：請(qǐng)大家交流并總結(jié)得出結(jié)論，怎樣才能改變電路中的電流大��？

（1）改變電池的節(jié)數(shù)，也就是改變電源電壓，可以改變電路中電路的大小。

（2）改變電路中的導(dǎo)體，可以改變電路中的電流大小。

……

2、歸納電阻概念

師：通過上述活動(dòng)可知，影響電路中電流大小的因素有兩個(gè)：一是電路兩端的電壓，二是連接在電路中的導(dǎo)體。

原來，導(dǎo)體能導(dǎo)電，但同時(shí)對(duì)電流又有阻礙作用，而且，不同的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用不同，在物理學(xué)中用“電阻”這個(gè)物理量來表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。

（類比走路，不同的道路，通過時(shí)的難易程度不同。）

［板書］導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫電阻。

導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大，導(dǎo)體的電阻越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同。所以說，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。

［板書］電阻的符號(hào)：R

電阻的單位：歐姆、簡(jiǎn)稱歐、符號(hào)“Ω”。讀法：“歐米伽”

常用單位：千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）、

單位換算：1 kΩ=10³ Ω   1 MΩ=10⁶ Ω

了解一些常見的電阻值

（投影出示) 表一：

常見的電阻值R/Ω

“15-40W”熒光燈絲（冷態(tài)）直流電阻

3.5～5Ω

“220V 40W”白熾燈（冷態(tài)）

約100Ω

正常工作的“220V 40W”白熾燈（熱態(tài)）

約1200Ω

實(shí)驗(yàn)用的小燈泡

5～10Ω

實(shí)驗(yàn)用的導(dǎo)線（每根）

約0.01Ω

3、活動(dòng)14.2  探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素

師：通過上面的學(xué)習(xí)我們知道不同導(dǎo)體電阻大小不同，那么導(dǎo)體的電阻大小到底跟那些因素有關(guān)呢？先請(qǐng)大家作出猜想。

生：導(dǎo)體的長(zhǎng)度、導(dǎo)體粗細(xì)、導(dǎo)體的材料、……。

師：板書列出上述因素。在探究導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)時(shí)你怎樣知道導(dǎo)體電阻的大小呢？通過什么方法來比較材料的電阻大小？先請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的電路。

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖并說明理由。

電路圖如右圖：

生：通過燈的亮度來說明接入電路的導(dǎo)體的電阻的大小。

師：科學(xué)探究的一般程序是建立猜想后再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行驗(yàn)證。那么請(qǐng)大家思考，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)該怎樣處理我們這么多的變量？

生：變量控制法。

師：介紹實(shí)驗(yàn)器材，尤其是電阻定律演示器的特點(diǎn)及使用方法。

師：導(dǎo)體的各個(gè)變量應(yīng)如何控制？

生：研究電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)體的長(zhǎng)度不同，但必須控制導(dǎo)體的材料和粗細(xì)要一致。類似地，研究電阻與橫截面積的關(guān)系時(shí)改變橫截面積不同，而控制長(zhǎng)度和材料相同，……。

引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施探究

1）  研究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系

師：選用哪兩根導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)？

生：導(dǎo)體A和B

投影記錄表格1：

接入導(dǎo)體

長(zhǎng)度

橫截面積

電流強(qiáng)度

電阻

A（鎳鉻合金）

L

S

B（鎳鉻合金）

2L

S

學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果。

得出結(jié)論并板書：導(dǎo)體長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電阻越大

2）研究導(dǎo)體電阻與粗細(xì)的關(guān)系

記錄表格2：

接入導(dǎo)體

長(zhǎng)度

橫截面積

電流強(qiáng)度

電阻

A（鎳鉻合金）

L

S

C（鎳鉻合金）

L

2S

學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果。

得出結(jié)論并板書：導(dǎo)體越細(xì)，電阻越大。

3）研究導(dǎo)體的電阻與材料的關(guān)系

記錄表格3：

接入導(dǎo)體

長(zhǎng)度

橫截面積

電流強(qiáng)度

電阻

A（鎳鉻合金）

L

S

D（錳銅）

L

S

學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果。

得出結(jié)論并板書：導(dǎo)體材料不同，電阻不同。

（投影出示）幾種常見導(dǎo)體材料的電阻（電阻率）：

幾種長(zhǎng)1m橫截面積1mm²的金屬導(dǎo)線在20℃時(shí)的電阻值（材料的電阻率） 

導(dǎo)線材料

電阻/Ω

銀

0.016

銅

0.017

鋁

0.027

鐵

0.096

鎳鉻合金

0.1

總結(jié)規(guī)律：

[板書]導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積粗細(xì)和材料都有關(guān)。導(dǎo)體越長(zhǎng)、橫截面積越小，導(dǎo)體的電阻就越大。

4、影響導(dǎo)體電阻的其他因素

回放常見電阻值的表格。

常見的電阻值R/Ω

“15-40W”熒光燈絲（冷態(tài)）直流電阻

3.5～5Ω

“220V 40W”白熾燈（冷態(tài)）

約100Ω

正常工作的“220V 40W”白熾燈（熱態(tài)）

約1200Ω

實(shí)驗(yàn)用的小燈泡

5～10Ω

實(shí)驗(yàn)用的導(dǎo)線（每根）

約0.01Ω

人的雙手間（干燥）

1000～5000Ω

人的雙手間（潮濕）

200～800Ω

師：你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：電阻的大小可能還跟溫度有關(guān)，

研究表明：溫度升高，金屬導(dǎo)體的電阻會(huì)增大。溫度降低，金屬導(dǎo)體的電阻會(huì)減小。經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，某些材料的溫度降到一定程度時(shí)，電阻會(huì)突然消失，這叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。例如，水銀在-269℃時(shí)，電阻會(huì)突然消失。

能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證金屬導(dǎo)體的電阻大小與溫度有關(guān)系？課后思考。

實(shí)驗(yàn)表明：人體都有一定的電阻，每個(gè)人的電阻是不同的，正常情況下人體電阻大約在1000歐至2000歐（上表）。同一個(gè)人在不同情況下，電阻不同。氣溫高或是人體出汗時(shí)電阻就��；氣溫低、干燥的冬天，電阻就較大。

5、讀一讀

教師引導(dǎo)學(xué)生：看課本81頁的物體的導(dǎo)電能力的順序排列。你能得出什么結(jié)論呢？

生：不同的導(dǎo)體導(dǎo)電能力不同；

接著前面板書：導(dǎo)體如金屬、石墨、人體、大地以及酸堿鹽的水溶液等。

絕緣體如橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油、空氣等。

導(dǎo)體和絕緣體之間沒有絕對(duì)的界限。一定條件下，絕緣體也可能變成導(dǎo)體。例如：玻璃常溫下是絕緣體，但是加熱到紅熾狀態(tài)下就會(huì)導(dǎo)電。再如：純水是絕緣體，但是含有雜質(zhì)的水就容易導(dǎo)電。

師：為什么不能用濕手摸正在工作的電器開關(guān)？

生：人雙手間電阻在手干燥時(shí)很大，潮濕時(shí)會(huì)變小，甚至比照明燈泡工作用的電阻還小。相同電壓下，電阻小的電流大，電阻大的電流小，所以電器工作時(shí)，用濕手去觸摸用電器開關(guān)會(huì)很不安全。

師：根據(jù)不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，常用的導(dǎo)線為什么不用鐵來做呢？為什么不用銀來做呢？

學(xué)生討論，得出：鐵雖然是導(dǎo)體，但是它的導(dǎo)電能力比銅和鋁的差，所以，導(dǎo)線的材料不用鐵；銀的導(dǎo)電性能良好，但是它的價(jià)格比較昂貴，所以，也很少用銀做導(dǎo)線。

師：同學(xué)們對(duì)于電阻這個(gè)物理量已經(jīng)有了一定的了解.在電子技術(shù)中經(jīng)常用到具有一定電阻值的元件――電阻器，電阻器也叫定值電阻。

注意：這些電阻器，無論它們是否被連入電路，通過它們電流是多少，其阻值一般是不變的，即電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。

師：絕緣體不容易導(dǎo)電，是否就沒有用處呢？

其實(shí)導(dǎo)體和絕緣體都是很好的電工材料。

講解：在電子技術(shù)中，除了同學(xué)們已了解的導(dǎo)體和絕緣體外，還有一種很重要的材料就是半導(dǎo)體。

［投影］半導(dǎo)體及超導(dǎo)的相關(guān)內(nèi)容，通過介紹這方面內(nèi)容，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

三、課后小結(jié)

同學(xué)們，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道了影響導(dǎo)體電阻大小的因素；回去后我希望同學(xué)們?nèi)ゲ檎乙恍┯嘘P(guān)半導(dǎo)體材料的應(yīng)用以及超導(dǎo)體材料的應(yīng)用前景和開發(fā)情況。

四：例題精析

例1：把一根粗細(xì)均勻的銅絲均勻的拉長(zhǎng)為原來的兩倍后，銅絲的電阻為原來的幾倍。

此時(shí)，很多學(xué)生會(huì)選擇2倍。正解：4倍。

例2：如圖所示，長(zhǎng)短、粗細(xì)都相同的錳銅線AC和鎳鉻合金線BD，先后接入電路，接AC時(shí)電流表的示數(shù)大，這表明AC的電阻       。兩次實(shí)驗(yàn)電流表示數(shù)不同，說明導(dǎo)體的電阻與           有關(guān)。

例3：在溫度一定的條件下，做“研究決定電阻大小的因素”的實(shí)驗(yàn)，采用了控制變量的方法．下表給出了實(shí)驗(yàn)中所用到的導(dǎo)體的情況，選擇B、E導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比，是為了研究導(dǎo)體電阻大小與___________是否有關(guān)系；為了研究導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系，應(yīng)選擇的兩根導(dǎo)體是D和__________。(填導(dǎo)體的代號(hào))

導(dǎo)體代號(hào)

A

B

C

D

E

F

長(zhǎng)度／m

1.0

0.5

1.5

1.0

1.5

1.5

橫截面積／mm²

1.2

0.8

1.0

0.6

0.8

1.0

材料

錳銅

鎢

鎳鉻絲

錳銅

鎢

錳銅

五：布置作業(yè)

作業(yè)：物理同步導(dǎo)學(xué)《電阻》